DE102005023048B4

DE102005023048B4 - Verfahren zur Herstellung eines Kathoden-Elektrolyt-Verbundes und eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102005023048B4
Application number: DE102005023048A
Authority: DE
Inventors: José Manuel Serra Dr. Alfaro; Sven Dr. 50259 Uhlenbruck; Hans Peter Dr. 52525 Buchkremer; Detlev Prof. Dr. 52382 Stöver
Original assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-05-14
Also published as: DK1880437T3; ATE549761T1; EP1880437A1; US20080206606A1; JP5283500B2; JP2008541359A; WO2006119725A1; DE102005023048A1; EP1880437B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kathoden-Elektrolyt-Verbundes mit den Schritten:
– Herstellen einer Mischung aus Salzen von Metallen, einem Lösungsmittel für die Salze und einem Füllstoff in Form von Kohlenstoffpartikeln oder eines oberflächenaktiven Mittels,
– Erzeugen von Partikeln aus der Mischung, wobei die Partikel aus der Mischung durch thermische Behandlung oder durch Fällung gewonnen werden,
– Entfernender Füllstoffe aus den Partikeln durch Verbrennung,
– Herstellen der Kathode aus den Partikeln durch Auftrag der von dem Füllstoff befreiten Partikel auf einen gesinterten Elektrolyten und Verbund der Kathodenschicht mit dem Elektrolyten durch thermische Behandlung bei einer Temperatur zwischen 650 und 1200°C unter Gas.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kathoden-Elektrolyt-Verbundes sowie eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle. Ein Verfahren zur Herstellung einer Kathode für eine Brennstoffzelle ist aus der DE 197 57 320 C2 sowie der AT 15 299 E bekannt.
Brennstoffzellen können chemische Energie von Brennstoffen wie Wasserstoff unmittelbar in elektrische Energie umwandeln. Im Vergleich zur Stromgewinnung, bei der Brennstoffe verbrannt werden, sind daher deutlich größere Wirkungsgrade möglich. Ein Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle kann im Vergleich zu einem konventionellen Verbrennungskraftwerk doppelt so groß sein. Mit einer Brennstoffzelle wird darüber hinaus besonders umweltfreundlich Strom erzeugt. Brennstoffe können flexibel eingesetzt werden. Brennstoffzellen sind u. a. aus der DE 1 00 33 898 A1 sowie der DE 100 61 375 A1 bekannt.
Brennstoffzellen sind sehr unterschiedlich aufgebaut und werden bei sehr unterschiedlichen Temperaturen betrieben. Entsprechend unterschiedlich werden Brennstoffzellen bezeichnet. Eine Brennstoffzelle, die bei sehr hohen Temperaturen von mehreren 100°C betrieben wird, wird Hochtemperatur-Brennstoffzelle genannt. Die Arbeitstemperaturen einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle liegen in der Regel zwischen 600 und 950°C.
Eine Brennstoffzelle umfasst eine Elektrolytschicht mit einer daran angrenzenden Anode auf der einen Seite und einer daran angrenzenden Kathode auf der anderen Seite. Eine Kathode übernimmt die Aufgabe, gasförmigen Sauerstoff in Oxidionen umzuwandeln und den Transport zum Elektrolyten zu ermöglichen. Um den Transport des Sauerstoffs durch die Kathode hindurch zu ermöglichen, ist diese porös und zwar derart, dass Gas durch die Kathode hindurch geleitet werden kann. Eine solche offenporige Kathode für Hochtemperatur-Brennstoffzellen wird in der DE 102 088 82 A1 beschrieben. Durch die poröse Struktur gelingt eine Oberflächenvergrößerung, die für einen hohen Gasumsatz von Vorteil ist.
Die aus dem Stand der Technik bekannten porösen Kathoden für Hochtemperatur – Brennstoffzellen bestehen aus dichten Partikeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser größer als 400 nm. Hieraus resultiert eine Oberfläche einer Kathode von weniger als 5 Quadratmeter pro Gramm Kathodenmaterial. Kathode einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle umfasst perowskitartige Kompositmaterialien wie La_xSr_yMnO_3-δ und La_xSr_yFe_1-zCo_zO_3-δ oder aber Komposite, die neben perowskitartigen Materialien auch fluoridartige Materialien wie Y_xZr_1-yO_2-δ und Ce_xGd_1-xO_2-δ umfassen. Geeignete Materialien werden in der DE 102 088 82 A2 beschrieben.
Hochtemperatur-Brennstoffzellen weisen zwei besonders wichtige Nachteile auf:

– Die hohen Betriebstemperaturen erfordern den Einsatz von entsprechend temperaturbeständigen Materialien. Dies führt zu hohen Materialkosten und senkt die Betriebs-Lebensdauer einer solchen Brennstoffzelle. Die hohen Betriebstemperaturen erschweren einen mobilen Einsatz beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder aber den Einsatz im privaten Bereich.
– Die Energiedichte ist vergleichsweise gering.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für die Schaffung eines Kathoden-Elektrolyt-Verbundes anzugeben, um so zu einer leistungsfähigen Hochtemperatur-Brennstoffzelle zu gelangen sowie eine entsprechende Kathode bereitzustellen.
Durch die Erfindung können Kathoden mit einer deutlich größeren aktiven Oberfläche hergestellt werden. Die erreichbare spezifische Kathodenoberflache liegt bei 15 bis 900 Quadratmeter pro Gramm Kathodenmaterial und übertrifft damit den Stand der Technik sehr deutlich. Da die aktive Oberfläche einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle derzeit die Leistungsfähigkeit begrenzt, hat eine Vergrößerung der aktiven Oberfläche eine entsprechende Vergrößerung der Leistungsfähigkeit einer Brennstoffzelle zur Folge.
Durch Wahl von kleinen Durchmesser von eingesetzten Ausgangspulvern zur Herstellung der Kathode sowie durch Erzeugung von Poren im Pulver lassen sich große Oberflächen bei einer Kathode erzielen. Poren im Pulver werden erfindungsgemäß durch Füllstoffe erzeugt, die zu gegebener Zeit aus dem Pulver entfernt werden.
Verfahrensgemäß wird von löslichen Salzen von verschiedenen Metallen, einem Lösungsmittel und einem Füllstoff ausgegangen. Als Füllstoff werden in einer Ausführungsform hinreichend kleine Kohlenstoff-Partikel gewählt, da diese durch Verbrennen leicht zu gegebener Zeit entfernt werden können. Die Ausgangsstoffe werden geeignet gemischt. Sind die löslichen Salze zerfallen, werden Mischungen von Hydroxid- sowie Oxydpartikeln erzeugt, die den oder die Füllstoffe enthalten. Anschließend werden die Füllstoffe beispielsweise durch Verbrennen entfernt. Zu diesem Zweck werden die Hydroxid- sowie Oxydpartikel zum Beispiel thermisch behandelt, so zum Beispiel für einige Stunden kalziniert. Das resultierende Metalloxidpulver ist porös und bildet das Ausgangsmaterial für die Herstellung der Kathode.
Optional kann ein Plastifizierer als Ausgangsstoff zusätzlich vorgesehen sein. Dieser verbessert die Viskosität während des Mischens und Homogenisierens. Agglomerationen zwischen den Kohlenstoffpartikeln werden so vermindert. Dies beeinflusst positiv die endgültige Porosität.
Elektrochemische Prozesse, die in einer Kathode stattfinden, begrenzen die Leistungsfähigkeit einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle. Es handelt sich dabei vor allem um solche Prozesse, die von der Oberfläche des katalytisch aktiven Materials einer Kathode abhängen wie Sauerstoffdiffusion, Sauerstoffdissoziation, Sauerstoffreduktion und Ionenleitfähigkeit der Oberfläche. Da durch die Erfindung eine deutliche Vergrößerung der aktiven Oberfläche einer Kathode gelungen ist, gelingt so auch eine deutlich verbesserte Leistungsfähigkeit einer Brennstoffzelle.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden poröse Pulver mit mittleren Durchmessern von 1 bis 30 nm erzeugt, um so zu Oberflächen bei einer Kathode von 15 bis 400 m²/g zu gelangen. Salze mit metallischen Komponenten werden zusammen mit Kohlenstoffpartikeln, bevorzugt Ruß in einem Lösungsmittel miteinander vermischt. Die Salze umfassen vor allem auch Nitrate. Die Salze lösen sich dabei in dem Lösungsmittel. Die Kohlenstoffpartikel sind so gewählt, dass diese bevorzugt einen mittleren Durchmesser von 3 bis 25 nm aufweisen.
Die Mischung wird homogenisiert zum Beispiel durch mechanisches Rühren oder Ultraschallbehandlung, thermisch behandelt und getrocknet. Die Salze werden thermisch abgebaut und der nun in dem entstandenen Pulver befindliche Kohlenstoff verbrannt, so zum Beispiel bei Temperaturen zwischen 150 und 850°C in einem sauerstoffhaltigen Gas wie Luft, Sauerstoff, Ozon und/oder N₂O. Das Pulver wird auf einer gesinterten Elektrolytschicht aufgebracht, so zum Beispiel durch ein Siebdruckverfahren, durch ein Nasspulver-Sprühverfahren, durch Beschichtungsverfahren wie Tauchbeschichtung oder Spincoating (= Präparationsmethode, bei der der Schichtstoff auf ein sehr schnell rotierendes Substrat aufgebracht wird), durch Formgießverfahren, durch Bedampfung oder eine Kombination daraus. Durch thermische Behandlung bei 650°C bis 1200°C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre wird so die Kathode mit einer Oberfläche von 15 bis 400 m²/g hergestellt. Die mittlere Größe der regelmäßig verteilten Poren liegt dann typischerweise bei 1 bis 30 nm. Es handelt sich um eine offenporige Struktur. Die Poren tragen insbesondere zu mehr als 70% zur Oberfläche der Kathode bei.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden Salze mit metallischen Komponenten zusammen mit einem oberflächenaktiven Stoff in einem Lösungsmittel miteinander vermischt. Die Salze umfassen dann vor allem Halogenide. Die Salze lösen sich dabei in dem Lösungsmittel.
Die Mischung wird homogenisiert und thermisch behandelt und getrocknet. Durch Zugabe einer basischen Lösung wird eine Fällung durchgeführt. Zunächst wird das Ergebnis thermisch bei Temperaturen zwischen minus 15°C und 100°C und anschließend bei Temperaturen von 75°C bis 250°C behandelt. Die Feststoffpartikel werden von der verbliebenen Flüssigkeit getrennt, so zum Beispiel durch Filterung, Sedimentation, Zentrifugieren oder eine Kombination daraus. Die nun in dem entstandenen Pulver befindliche organischen Bestandteile werden verbrannt, so zum Beispiel bei Temperaturen zwischen 150 und 850°C in einem sauerstoffhaltigen Gas wie Luft, Sauerstoff, Ozon und/oder N₂O. Das Pulver wird auf einer gesinterten Elektrolytschicht aufgebracht, so zum Beispiel durch Siebdruck, durch ein Nasspulver-Sprühverfahren, durch Beschichtungsverfahren wie Tauchbeschichtung oder Spincoating, durch Formgießverfahren (tage casting), Bedampfung oder eine Kombination daraus. Durch thermische Behandlung bei 650°C bis 1200°C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre wird so die Kathode mit einer Oberfläche von 30 bis 900 m²/g hergestellt. Die Kathode weist gleichmäßig verteilte Poren mit einer mittleren Größe von 5 bis 80 Å auf. Die Größe der Poren kann unmodal oder bimodal verteilt sein. Die Poren tragen vor allem zu mehr als 80% zur Oberfläche der Kathode bei.
Als Lösungsmittel eignen sich besonders gut Wasser oder Ethanol. Es kommen aber auch andere Lösungsmittel wie Alkohole und Polyalkohole, Ether, Ketone, Alkane, Alkene und Mischungen von Lösungsmitteln in Betracht. Die Salze enthalten in einer Ausführungsform der Erfindung Nitrate, Halogenide, Sulfate, Azetat, Oxalat, Alkoxide, Acetylacetonat, Hydroxide, Zitrate oder Kombinationen daraus.
Als oberflächenaktiver Stoff eignet sich beispielsweise Polyoxyethylen-Alkyl-Ether, Polyoxyethylene-Polyoxypropylen-Triblock Copolymer, ein Alkylammoniumsalz mit einem Molekulargewicht von mehr als 100 D oder ein organisches Amin. Als basische Komponente für die Fällungsreaktion kommen Alkalimetallhydroxide, Alkalierdmetallhydroxide, Alkalimetallkarbonate, Ammoniak, Harnstoff, Purin, Pyrimidin, Anilin oder Kombinationen daraus in Betracht.
Eine erfindungsgemäß hergestellte Kathode kann aus folgenden Partikeln hergestellt sein bzw. diese Partikel umfassen:

– Ceroxid dotiert mit einem Gd, Sm, Pr, Nd, Er, Yb und/oder Dy und/oder
– Zirkonoxid dotiert mit Y, Sc, Ca, Mg, Al, Er, Yb, Gd, und/oder mit Elementen aus der Reihe Eu bis Dy und/oder
– Mischoxide mit La, Sr, Mn, Fe, Co, Cr, Pr, Ba, Ca, Ni, Cu, Ti, Y oder Elementen aus der Reihe Zr bis Ce.

Eine solche Kathode kann eine Perowskitstruktur, Fluorkalziumstruktur, Pyrochlorstruktur, Runddlesden-Popper-Oxid-Struktur oder einer Bronzestruktur aufweisen und mit Edelmetallen wie Pt, Pd, Rh, Au, Ru, Re, Ag, Ir oder eine Kombination daraus versehen sein. Der Anteil an Edelmetall in der Kathode beträgt vorzugsweise 0,1 bis 2,5 Gew.-%.
Die Salze umfassen bevorzugt Cer. Als Salz wird in einer Ausführungsform insbesondere eine Cernitrat als Ausgangsstoff eingesetzt. Es resultiert dann erfindungsgemäß eine Kathode auf Basis von CeO₂. Diese ist bevorzugt mit wenigstens einem Seltenen Erden Element dotiert. Das Material weist eine Fluoritstruktur auf und ist ein reiner Ionenleiter bei den in einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle herrschenden Betriebstemperaturen. Der Dotierstoff erhöht vorteilhaft die gewünschte ionische Leitfähigkeit und stabilisiert vorteilhaft die kubische Fluoritstruktur. Insgesamt wird so eine Kathode bereitgestellt, die besonders gut Sauerstoffionen zu transportieren vermag.
Eine zusätzliche Dotierung des ZrO₂ mit einem anderen zweiten Elemente wie La, Sr, Mn, Fe, Co, Cr, Pr, Ba, Ca, Ni, Cu, Ti, Y, Zr bis Ce verbessert ebenfalls weiter den Transport von Sauerstoffionen und damit die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Perowskitstruktur ABO₃ der Kathode bevorzugt, um zu einer besonders guten katalytischen Aktivität für die Reduzierung des Sauerstoffs, einer besonders guten elektronischen Leitfähigkeit, Ionenleitfähigkeit sowie thermische Stabilität zu gelangen. Typische Materialien sind LaSrMn oder LaSrFeCo. Teilweise werden vorteilhaft die Positionen A und B ersetzt durch Elemente wie Cr, Pr, Ba, Ca, Ni, Cu, Ti, Y, Zr oder Ce, um so die Leistungsfähigkeit der Kathode zu verbessern. Die Zugabe von Edelmetallen verbessert weiter die katalytische Aktivität in Bezug auf die Reduzierung von Sauerstoff.
Ausführungsbeispiel 1
Es wird zunächst 4,6 g Cer (III) Nitrat und 1,19 g Gadolinium (III) Nitrat in 50 ml absolutes Ethanol gelöst. Anschließend wird 1 Gramm Kohlenschwarz oder Ruß mit einem mittleren Durchmesser von 12 nm hinzugefügt. Die Mischung wird in einem Glaskolben in einem Ultraschallbad zwei Stunden lang homogenisiert. Die sehr viskose Mischung wird danach bei einer Temperatur von 60°C für 24 Stunden gerührt bzw. gemischt. Anschließend wird ein Verdunsten zugelassen.
Der so erhaltene schwarze Feststoff wird anschließend für einen halben Tag in einem Ofen bei einer Temperatur von 175°C behandelt. Abschließend wird die Temperatur um 2°C pro Minute auf 550°C erhöht und der Feststoff bei 550°C für sechs Stunden kalziniert.
Es entsteht so ein hellgelbes Pulver, welches in einem Mörser gemahlen wird. Auf diese Weise wird ein Material mit einer Oberfläche von 90 Quadratmeter pro Gramm und einer Porenverteilung erhalten, die durch die 1 wiedergegeben wird. Die durch Kreise gebildete Kurve ist der linken Achse zugeordnet. Diese Kurve zeigt das adsorbierte Stickstoffvolumen pro Gramm für jede Porengrößenfraktion. Die durchgehende Linie ist der rechten Achse zugeordnet. Diese beschreibt die Menge an Poren in Abhängigkeit von der Porengröße.
Durch Ionenaustausch wird dem hellgelben Pulver ca. 1 Gew.-% Pd wie folgt hinzugefügt. 0,85 g des hellgelben Pulvers wird einer wässrigen Pd-Lösung für 20 Stunden bei 90°C ausgesetzt. Die wässrige Lösung umfasst 0,0002 Gew.-% Palladium (II) Nitrat. Anschließend wird der resultierende Feststoff gewaschen, getrocknet und für zwei Tage in einer Kugelmühle gemahlen.
1 Gramm des so erhaltenen Pulvers sowie durch Sprühtrocknung erhaltenes La0_0,65Sr_0,3MnO₃-Perowskitmaterial werden zusammen gemahlen. Es wird so ein Kompositpulver erhalten. Dieses Kompositpulver wird mit 2 g einer Lösung von Ethylcellulose in Terpineol (6 Gew.-%) gemischt und in einer 3-Walzen-Mühle gemahlen, bis so eine homogen Paste erhalten wird. Ein dünner Film dieser Paste mit einer anfänglichen Dicke von beispielsweise 73 μm wird auf der Oberseite eines Elektrolyten, so zum Beispiel eines gesinterten, flachen aus 8YSZ bestehenden Elektrolyten aufgebracht und zwar zum Beispiel durch Siebdruck. Für 8 Stunden wird der Film getrocknet bei 60°C. Der Film wird zusammen mit dem Elektrolyten und vorteilhaft noch mit daran angebrachtem Anodenmaterial bei 920°C für drei Stunden kalziniert. Die Temperatur wird zur Erreichung der Endtemperatur um 3°C pro Minute erhöht und schließlich mit 5°C pro Minute wieder abgekühlt.
Als Anodensubstrat wird beispielsweise ein 8YSZ/NiO Cermet mit einer Funktionsschicht aus 8YSZ/NiO vorgesehen. Auf dem Anodensubstrat befindet sich dann die Elektrolytschicht und auf der Elektrolytschicht das erfindungsgemäß hergestellte Kathodenmaterial.
Ausführungsbeispiel 2
2 g Zyrkonylchlorid, 0,15 g Yttriumchlorid und 2 g Tensid Brij 76 (kommerziell unter diesem Handelsnamen erhältliches oberflächenaktives Mittel) werden in Wasser gelöst. Durch Rühren wird eine klare Lösung erhalten. Anschließend wird 50 ml einer geeigneten wässrigen Lösung (25 Gew.-%) hinzugefügt, um das in der Lösung enthaltene Zirkonium und Yttrium auszufällen. Als Lösung eignet sich ZrOCl₂ und YCl₃ Hydrat in destilliertem Wasser gelöst, wobei schließlich der Anteil an Chloridsalz bei 2 Gew.-% liegt und das molare Verhältnis Zr/Y gleich 11,5 ist. Die so erhaltene Suspension wird in einem Kolben bei 50°C fünf Stunden lang gerührt und anschließend bei 80°C drei Tage lang. Durch anschließende Filtration wird ein weißes Pulver erhalten. Das weiße Pulver wird mit Wasser und Ethanol gewaschen. Anschließend wird das gewaschene weiße Pulver zunächst in einem Ofen bei 100°C zehn Stunden lang getrocknet. Die Temperatur wird dann um 2°C pro Minute erhöht, bis 500°C erreicht sind. Bei 500°C wird das getrocknete weiße Pulver zwei Stunden lang kalziniert. Das so erhaltene YSZ1-Pulver wird in einem Mörser gemahlen. Das gemahlene YSZ1-Pulver weist eine Oberfläche von 650 m2/g und die in der 2 gezeigte bimodale Verteilung der Porengröße mit mittleren Porengrößen von 12 Å und 32 Å auf. Die durch Kreise gebildete Kurve ist der linken Achse zugeordnet. Diese Kurve zeigt das adsorbierte Stickstoffvolumen pro Gramm für jede Porengrößenfraktion. Die durchgehende Linie ist der rechten Achse zugeordnet. Diese beschreibt die Menge an Poren in Abhängigkeit von der Porengröße.
1 Gew.-% Pd wird anschließend durch Ionenaustausch zum YSZ1 eingearbeitet. 0,85 g YSZ1 wird zu diesem Zweck einer wässrigen Lösung von Pd (0,0002 Gew.-% von Palladium (II) Nitrat) hinzugefügt und der Ionenaustausch 20 Stunden lang bei 90°C durchgeführt. Der so erhaltene Festkörper YSZ2 wird gewaschen, getrocknet und zwei Tage lang in einer Kugelmühle gemahlen.
Anschließend wird eine Rasterdruck-Paste wie folgt aus dem YSZ2 hergestellt. 1 g YSZ2 sowie durch Sprühtrocknung erhaltenes La0_0,65Sr_0,3MnO₃-Perowskitmaterial werden zusammen gemahlen. Es wird so ein Kompositpulver erhalten. Dieses Kompositpulver wird mit 2 g einer Lösung von Ethylcellulose in Terpineol (6 Gew.-%) gemischt und in einer 3-Walzen-Mühle gemahlen, bis so eine homogen Paste erhalten wird. Ein dünner Film dieser Paste mit einer anfänglichen Dicke von beispielsweise 73 μm wird auf der Oberseite eines Elektrolyten, so zum Beispiel eines gesinterten, flachen aus 8YSZ bestehenden Elektrolyten aufgebracht und zwar zum Beispiel durch Siebdruck. Für 8 Stunden wird der Film getrocknet bei 60°C. Der Film wird zusammen mit dem Elektrolyten, zum Beispiel bestehend aus 8YSZ und vorteilhaft noch mit daran angebrachtem Anodenmaterial wie zum Beispiel bestehend aus 8YSZ/NiO bei 920°C für drei Stunden kalziniert. Die Temperatur wird zur Erreichung der Endtemperatur um 3°C pro Minute erhöht und schließlich mit 5°C pro Minute wieder abgekühlt. Es resultiert eine Brennstoffzelle.
Durch Variation von jeweiligen Behandlungsdauern und Temperaturen wird die Oberfläche, die schließlich bei den Kathoden erhalten wird, eingestellt. Die Oberfläche kann so innerhalb der angegebenen Bereiche verändert werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kathoden-Elektrolyt-Verbundes mit den Schritten: – Herstellen einer Mischung aus Salzen von Metallen, einem Lösungsmittel für die Salze und einem Füllstoff in Form von Kohlenstoffpartikeln oder eines oberflächenaktiven Mittels, – Erzeugen von Partikeln aus der Mischung, wobei die Partikel aus der Mischung durch thermische Behandlung oder durch Fällung gewonnen werden, – Entfernender Füllstoffe aus den Partikeln durch Verbrennung, – Herstellen der Kathode aus den Partikeln durch Auftrag der von dem Füllstoff befreiten Partikel auf einen gesinterten Elektrolyten und Verbund der Kathodenschicht mit dem Elektrolyten durch thermische Behandlung bei einer Temperatur zwischen 650 und 1200°C unter Gas.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Lösungsmittel Alkohol, Polyalkohol, Wasser oder Ethanol eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für die Salze Alkoxide, Zitrate, Acetate, Halogenide oder Nitrate eingesetzt werden.
Hochtemperaturbrennstoffzelle mit einem Kathoden-Elektrolyt-Verbund hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer spezifischen Kathodenoberfläche von 15 bis 900 m²/g, wobei die kathode umfasst: – Ceroxid dotiert mit einem Gd, Sm, Pr, Nd, Er, Yb und/oder Dy und/oder – Zirkonoxid dotiert mit Y, Sc, Ca, Mg, Al, Er, Yb, Gd, und/oder mit Elementen aus der Reihe Eu bis Dy und/oder – Mischoxide mit La, Sr, Mn, Fe, Co, Cr, Pr, Ba, Ca, Ni, Cu, Ti, Y oder Elementen aus der Reihe Zr bis Ce, und wobei die Kathode in einer der folgenden Kristallstrukturen vorliegt: Perowskitstruktur, Fluorkalziumstruktur, Pyrochlorstruktur, Runddlesden-Popper-Oxid-Struktur oder Bronzestruktur.
Hochtemperaturbrennstoffzelle nach Anspruch 4 mit einer Kathode umfassend ein Edelmetall wie Pt, Pd, Rh, Au, Ru, Re, Ag, Ir oder eine Kombination daraus und zwar vorzugsweise mit einem Anteil von 0,1 bis 2,5 Gew.-%.
Hochtemperaturbrennstoffzelle nach einem der Ansprüche 4 oder 5 mit einer Kathode mit – einermittleren Poren größe von 1 bis 30 nm oder – einer mittleren Porengröße von 5 bis 80 Å.